DE29910726U1 - Device for the liquid-chromatographic separation of mixtures of substances under pressure - Google Patents
Device for the liquid-chromatographic separation of mixtures of substances under pressureInfo
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Vorrichtung zur flüssig-chromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter DruckDevice for liquid chromatographic separation of mixtures of substances under pressure
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur flüssigchromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter Druck gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.The invention relates to a device for the liquid chromatographic separation of mixtures of substances under pressure according to the preambles of claims 1 and 10.
Die Auftrennung von aus organischen Bestandteilen bestehenden Stoffgemischen erfolgt seit längerer Zeit mittels Flüssigchromatographie insbesondere der Hochdruckflüssigkeitschromatographie. Die Gründe sind im wesentlichen in der Anwendungsbreite und der Universalität sowie in der Robustheit der Methode zu sehen, da praktisch jedes organische Substanzgemisch auftrennbar und detektierbar ist. Die Probeaufgabe und der eigentliche chromatographische Prozess selbst sind weitestgehend automatisiert. Jedoch existieren im Bereich der Aufarbeitung von bereits getrennten Fraktionen, insbesondere bei semipräparativen oder präparativen Trennungen, nur sehr unbefriedigende Lösungen. Fraktionssammler sind zwar in der Lage die von der Trennsäule eluierenden Peaks nach Peakerkennung zusammeln, aber es bleibt das Problem, daß die getrennten Verbindungen in hoher Verdünnung und in oftmals sehr großen Lösungsmittelvolumina vorliegen, aus denen sie z.B. durch Vakuumdestllation reisoliert werden müssen. Da gegenwärtig die Flüssig-Chromatographie nahezu ausschließlich an Umkehrphasen-Materialien mit organisch/wäßrigen Eluenten unter Pufferzusatz durchgeführt wird, ergibt sich zusätzlich die Schwierigkeit, daß auch die zugesetztenThe separation of mixtures of substances consisting of organic components has been carried out for some time using liquid chromatography, particularly high-pressure liquid chromatography. The reasons for this are essentially the range of applications and the universality as well as the robustness of the method, since practically every organic substance mixture can be separated and detected. The sample introduction and the actual chromatographic process itself are largely automated. However, there are only very unsatisfactory solutions in the area of processing fractions that have already been separated, especially in semi-preparative or preparative separations. Fraction collectors are able to collect the peaks eluting from the separation column after peak detection, but the problem remains that the separated compounds are highly diluted and often in very large solvent volumes, from which they have to be re-isolated, for example by vacuum distillation. Since liquid chromatography is currently carried out almost exclusively on reversed-phase materials with organic/aqueous eluents and buffer addition, there is the additional difficulty that the added
Puffersubstanzen wieder vom gewünschten Produkt abgetrennt werden müssen.Buffer substances must be separated from the desired product again.
Da bei einer derartigen Probenaufarbeitung viele manuelle Schritte notwendig werden, ist diese Methodik häufig sehr personal- und zeitaufwendig und stellt deshalb den eigentlichen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt bei der chromatographischen Trennung von Gemischen dar, besonders immer dann, wenn nicht nur eine sondern mehrere oder alle Komponenten einer Mischung isoliert werden sollen.Since such sample preparation requires many manual steps, this methodology is often very labor- and time-consuming and therefore represents the actual rate-determining step in the chromatographic separation of mixtures, especially when not only one but several or all components of a mixture are to be isolated.
Bei der Isolierung biologisch aktiver Substanzen aus natürlichen Extrakten ist diese wirtschaftliche Problematik besonders augenfällig anzutreffen.This economic problem is particularly evident when isolating biologically active substances from natural extracts.
So ist in der DE 196 41 210 Al eine Vorrichtung und ein Verfahren auf HPLC-Basis zur Trennung hochkomplexer Substanzgemische beschrieben, mit denen eine Trennung dieser Substanzgemische vollautomatisch innerhalb ein bis zwei Tagen möglich sein soll. Dadurch wäre es denkbar, daß bei günstiger Infrastruktur, also das Vorhandensein entsprechender Testsysteme verbunden mit einer Strukturaufklärung, innerhalb von zwei bis drei Tagen eine Identifizierung der wirksamen Komponente eines Extraktes zu ermöglichen. Die beschriebene Vorrichtung besteht aus mindestens zwei Trennsäuleneinheiten, die mit mindestens zwei Festphasenextraktionseinheiten und drei Pumpeneinheiten gekoppelt sind, deren Zusammenwirken mittels einer Rechnereinheit gesteuert werden kann. Eine Probenaufgabe ist hier nachteiliger Weise nur mit einer sogenannten Probenaufgabesäule möglich. Das erfordert eine umfangreiche Probenvorbereitung, denn die Probe muß mit der stationären Phase der Trennsäule imFor example, DE 196 41 210 A1 describes an HPLC-based device and method for separating highly complex substance mixtures, with which it is possible to separate these substance mixtures fully automatically within one to two days. This would make it conceivable that, with a favorable infrastructure, i.e. the availability of appropriate test systems combined with structural elucidation, it would be possible to identify the active component of an extract within two to three days. The device described consists of at least two separation column units, which are coupled with at least two solid phase extraction units and three pump units, the interaction of which can be controlled by means of a computer unit. The disadvantage here is that sample application is only possible with a so-called sample application column. This requires extensive sample preparation, because the sample must be in contact with the stationary phase of the separation column in the
flüssigen Zustand gemischt werden und anschließend einrotiert werden.liquid state and then evaporated.
Eine Auftrennung eines Probengemisches dauert auf Grund der Komplexität der beschriebenen Vorrichtung mindestens 24 Stunden. Ebenfalls nachteilig ist, daß die Ausgabe der getrennten Fraktionen nur mittels eines Fraktionssammlers möglich ist. Weniger komplexe Stoffgemische können mit dieser Anlage nachteiligerweise nur mit dem gleichen Aufwand getrennt werden.Due to the complexity of the device described, the separation of a sample mixture takes at least 24 hours. Another disadvantage is that the separated fractions can only be output using a fraction collector. The disadvantage is that less complex mixtures of substances can only be separated with this system with the same amount of effort.
Eine Verringerung der Trennzeit ist nicht möglich.A reduction in the separation time is not possible.
Auch bei der Abtrennung von nur einer Substanz aus einem Substanzgemisch ist bei dieser Vorrichtung eine Aufwands- und Trennzeitverringerung nicht möglichEven when separating only one substance from a mixture of substances, this device does not allow a reduction in effort and separation time
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur flüssig- chromatographischen Trennung von verschiedenartigen Stoffgemischen unter Druck anzubieten, mit denen eine Trennung, Aufarbeitung bzw. Isolierung des Stoffgemisches und der getrennten Proben bei weniger komplexen Stoffgemischen in einer kürzeren Zeit und mit geringerem Aufwand erreicht werden kann.The invention is based on the object of offering a device for the liquid chromatographic separation of different substance mixtures under pressure, with which a separation, processing or isolation of the substance mixture and the separated samples can be achieved in a shorter time and with less effort in the case of less complex substance mixtures.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.The problem is solved with the characterizing part of claim 1.
Die Erfindung ermöglicht die vollautomatische Aufarbeitung und Auftrennung von Proben in praktisch acht Stunden. Das führt zu einer bedeutenden Personal-, Zeit- und Kosteneinsparung. Bei hoher Trennleistung und geringer Trennzeit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Kompaktheit, eine wenig raumbeanspruchende Form und eine hohe universelle Anwendbarkeit auf. Die hohe universelle AnwendbarkeitThe invention enables the fully automatic processing and separation of samples in practically eight hours. This leads to significant savings in personnel, time and costs. With high separation performance and short separation time, the device according to the invention is highly compact, takes up little space and is highly universally applicable. The high universal applicability
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich insbesondere aus den Weiterbildungen der Unteransprüche.The device according to the invention results in particular from the developments of the subclaims.
So ist es möglich, daß die Proben wahlweise in flüssiger Form über eine Probeaufgabeschleife in Verbindung mit einem präparativen Autosampier oder über eine Niederdruckventilreihe aufgegeben werden können und alternativ auch eine oder mehrere Probeaufgabesäulen für eine feste Aufgabe einsetzbar sind. Erfindungsgemäß wird das mit den Weiterbildungen der Ansprüche 4 und 6 erreicht, daß zwischen dem Probeaufgabesystem und der Trennsäule ein Mehr-Wege-Ventil, angeordnet und dadurch der wahlweise oder gleichzeitige Anschluß von Probeaufgabesäulen, einer Probeaufgabeschleife und einer Niederdruckventilreihe möglich wird, was die universelle Anwendbarkeit bei kompakter, platzsparender Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise unterstreicht.It is thus possible for the samples to be added either in liquid form via a sample feed loop in conjunction with a preparative autosampler or via a low-pressure valve row, and alternatively one or more sample feed columns can be used for a fixed feed. According to the invention, this is achieved with the developments of claims 4 and 6 by arranging a multi-way valve between the sample feed system and the separation column, thereby enabling the optional or simultaneous connection of sample feed columns, a sample feed loop and a low-pressure valve row, which advantageously underlines the universal applicability with a compact, space-saving design of the device according to the invention.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit des gleichzeitigen oder alternativen Einsatzes unterschiedlicher Detektorsysteme. Das wird ermöglicht durch die erfindungsgemäßen Ausbildungen der Vorrichtung gemäß der Ansprüche 5 und 7. Ein unmittelbar nach der Trennsäule angeordnetes Mehr-Wegeventil erlaubt den Anschluß dieser unterschiedlich arbeitenden Detektoren.A further advantage is the possibility of using different detector systems simultaneously or alternatively. This is made possible by the inventive design of the device according to claims 5 and 7. A multi-way valve arranged immediately after the separation column allows the connection of these differently operating detectors.
Gemäß der Weiterbildung des Anspruches 9 ist ebenso die wahlweise oder gleichzeitige Verwendung von Fraktionssammlern und Fraktionierventilen möglich, so daß auch beim Anfall größerer Mengen von getrennten Substanzen der automatische Betrieb effektiv geführt werden kann.According to the development of claim 9, the selective or simultaneous use of fraction collectors and fractionating valves is also possible, so that automatic operation can be carried out effectively even when larger quantities of separated substances are produced.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der er findlingsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß durch die Anordnung eines 4-Wege-Ventils im Endbereich der Festphasenextraktionseinheit gemäß den erfindungsgemäßen Ausbildungen des Anspruches 2 unerwünschte Fraktionen nicht über die Festphasenextraktionseinheit geführt sondern direkt in den Abfall gespült werden. Dadurch wird Zeit gespart und der Aufwand gesenkt.A further significant advantage of the device according to the invention is that, by arranging a 4-way valve in the end region of the solid phase extraction unit according to the inventive embodiments of claim 2, undesirable fractions are not led through the solid phase extraction unit but are flushed directly into the waste. This saves time and reduces the effort.
Die Ansprüche 3 und 8 betreffen die Weiterbildung hinsichtlich der möglichen Zahl der Fraktioniersäulen, die in der Festphasenextraktionseinheit angeordnet sein können. Theoretisch kann deren Anzahl unbegrenzt sein. Praktisch hat sich jedoch gezeigt, daß bereits zwei Fraktioniersäulen für verschiedene Anwendungen, insbesondere auch bedingt durch die dadurch mögliche kompakte Bauweise, ausreichend sind. Zehn bis fünfzig Fraktioniersäulen sind optimal, wenn kompliziertere und normalerweise manuell durchgeführte Probenaufarbeitungen notwendig werden.Claims 3 and 8 relate to the further development with regard to the possible number of fractionation columns that can be arranged in the solid phase extraction unit. Theoretically, their number can be unlimited. In practice, however, it has been shown that just two fractionation columns are sufficient for various applications, in particular due to the compact design that this enables. Ten to fifty fractionation columns are optimal when more complicated and normally manually performed sample processing becomes necessary.
Die Ausgestaltungen gemäß der Ansprüche 10 bis 13 zeigen verschiedene vorteilhafte Möglichkeiten der Anordnung von Mehr-Port-Mehr-Positionsventilen auf, die ansteuerbar mit den Fraktioniersäulen der Festphasenextraktionseinheit verbunden sind und die gemäß Anspruch 11 mit T-Stücken kombiniert werden. Damit können sowohl die Kosten der Herstellung als auch der Service-Aufwand gesenkt werden.The embodiments according to claims 10 to 13 show various advantageous possibilities for the arrangement of multi-port multi-position valves, which are controllably connected to the fractionation columns of the solid phase extraction unit and which are combined with T-pieces according to claim 11. This allows both the costs of production and the service effort to be reduced.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 14 stellt aufgrund der Anordnung von zwei ansteuerbaren Vier-Wege-Ventilen pro Fraktioniersäule die robustere Variante dar. DerThe further development according to claim 14 represents the more robust variant due to the arrangement of two controllable four-way valves per fractionation column. The
Ausfall eines Ventiles beeinträchtigt die Funktionsfähigkeit der Anlage nur gering.Failure of a valve has only a minor impact on the functionality of the system.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail with reference to a drawing.
Fig. 1 eine schematische Darstellung der VorrichtungFig. 1 is a schematic representation of the device
mit einer Trennsäule und einerwith a separation column and a
Festphasenextraktionseinheit,Solid phase extraction unit,
Fig. 2 eine schematische Darstellung mit 13-Port-12-Positionsventilen, Fig. 2 a schematic representation with 13-port 12-position valves,
Fig. 3 eine schematische Darstellung mit nur zweiFig. 3 a schematic representation with only two
Festphasenextraktionssäulen beim Beladen derSolid phase extraction columns when loading the
ersten Säule (10.1) undfirst pillar (10.1) and
Fig. 4 eine schematische Darstellung mit nur zwei Festphasenextraktionssäulen beim Freispülen derFig. 4 a schematic representation with only two solid phase extraction columns during flushing of the
ersten Säule (10.1).first pillar (10.1).
Die zu trennende Probe wird über ein Probeaufgabesystem 5 einer Trennsäule 6 zugeführt. In Fig. 1 sind mehrere Varianten der Probeaufgabe dargestellt. Die Probeaufgabe kann wahlweise über eine Niederdruckventilreihe 5.14 bis 5.21 oder über eine Probeaufgabeschleife 5.2 in Verbindung mit einem präparativen Autosampier 5.1 oder über ein oder mehrere Probenaufgabesäulen 5.8 erfolgen. Die Umschaltung zwischen Probeaufgabesäulen 5.8 und Probeaufgabeschleife 5.2 erfolgt über ein 2-mal-3-Wegeventil 5.5. Die Probeauf gabeschleif e 5.2 wird über ein 6-Wege-Ventil 5.4 vom Autosampier 5.2 auf die Trennsäule 6 umgeschaltet. Überschüssiges Probematerial gelangt in Abfallbehälter 5.3. über ein 3-Wege-Ventil 5.9 und ein 6-Wege-Ventil 5.6 werden die Probeaufgabesäulen 5.8 mit Wasser entlüftet bevor sie über das 6-Wege-Ventil 5.6 und das 2-mal-3-Wege-VentilThe sample to be separated is fed to a separation column 6 via a sample feed system 5. Fig. 1 shows several variants of sample feed. The sample can be fed either via a low-pressure valve series 5.14 to 5.21 or via a sample feed loop 5.2 in conjunction with a preparative autosampler 5.1 or via one or more sample feed columns 5.8. Switching between sample feed columns 5.8 and sample feed loop 5.2 is done via a 2-way 3-way valve 5.5. The sample feed loop 5.2 is switched from the autosampler 5.2 to the separation column 6 via a 6-way valve 5.4. Excess sample material goes into waste container 5.3. The sample feed columns 5.8 are vented with water via a 3-way valve 5.9 and a 6-way valve 5.6 before they are fed via the 6-way valve 5.6 and the 2-by-3-way valve
5.5 mit der Trennsäule 6 verbunden werden. Die Probeaufgabesäulen 5.8 werden jeweils über 4-Wege-Ventile 5.10 bis 5.13 mit dem Eluentenstrom verbunden. Pumpe 3 und Pumpe 4 dient dem Fahren eines Gradienten, wobei die Pumpe 3 eine wäßrigen Pufferlösung über Ventile 1.1 bis 1.4 und die Pumpe 4 organischer Lösungsmittel über die Ventile 2.1 bis 2.4 fördert.5.5 are connected to the separation column 6. The sample feed columns 5.8 are each connected to the eluent flow via 4-way valves 5.10 to 5.13. Pump 3 and pump 4 are used to run a gradient, with pump 3 pumping an aqueous buffer solution via valves 1.1 to 1.4 and pump 4 pumping organic solvents via valves 2.1 to 2.4.
Nach Probeaufgabe über das Probeaufgabesystem 5 tritt das Gemisch in eine Trennsäule 6 ein. Die Trennsäule 6 ist mit einem Trennmaterial gefüllt, das eine Umkehrphasenchromatographie ermöglicht. In einem Detektionssystem 7 werden die von der Trennsäule 6 eluierenden Komponenten dedektiert und mit einer Software aufgezeichnet. Ein steuerbares Ventil 7.3 zur Flußaufteilung ermöglicht dabei sowohl den Einsatz von auf einem Durchflußmeßprinzip basierenden Detektoren 7.1 (z.B. UV, Fluoreszenz), als auch den Einsatz von Detektoren 7.2, bei denen die Probe bei der Messung verändert und dadurch zerstört wird (z.B.After the sample has been introduced via the sample introduction system 5, the mixture enters a separation column 6. The separation column 6 is filled with a separation material that enables reverse phase chromatography. The components eluting from the separation column 6 are detected in a detection system 7 and recorded using software. A controllable valve 7.3 for flow distribution enables the use of detectors 7.1 based on a flow measurement principle (e.g. UV, fluorescence) as well as the use of detectors 7.2 in which the sample is changed during the measurement and thus destroyed (e.g.
massenselektiver Detektor, Lichtstreudetektor). Durch diese Schaltung wird der Anschluß aller denkbaren HPLC-Detektionssysteme möglich.mass selective detector, light scattering detector). This circuit enables the connection of all conceivable HPLC detection systems.
Die Komponenten gelangen zu einem T-Stück 8. Hier wird über eine Pumpe 9 Wasser zum Eluenten dosiert und dadurch die Polarität der Lösung erhöht. Anschließend wird dieses Eluat zu einer Festphasenextraktionseinheit 10, die zwanzig 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.2 0 aufweist, geschaltet. Dabei extrahiert das Säulenmaterial die Komponenten aus dem Eluat. Die Steuerung der 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.2 0 erfolgt entweder durch Peakerkennung des Detektionssystemes 7, durch eine Zeitsteuerung oder durch eine Kombination von beiden. Die 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.10 werden von demThe components reach a T-piece 8. Here, water is added to the eluent via a pump 9, thereby increasing the polarity of the solution. This eluate is then switched to a solid phase extraction unit 10, which has twenty 4-way valves 11.1 to 11.2 0. The column material extracts the components from the eluate. The 4-way valves 11.1 to 11.2 0 are controlled either by peak detection of the detection system 7, by a time control or by a combination of both. The 4-way valves 11.1 to 11.10 are controlled by the
Steuerungsprogramm so gesteuert, daß, wenn die erste Fraktioniersäule 10.1 der Festphasenextraktionseinheit 10 beladen ist, mit Hilfe einer Pumpe 12 über einen Ventilanschluß 14.1 eines 3-Wege-Ventils 13 und des 4-Wege-Ventils 11.11 Wasser auf die Fraktioniersäule 10.1 gegeben wird, um die Komponenten und die Säule von restlichem Puffer freizuspülen. Die freigespülte wäßrige Pufferlösung wird über weitere 4-Wege-Ventile 11.12 bis 11.21 und ein 3-Wege-Ventil 15 in einen Abfallbehälter 18 überführt.The control program is controlled in such a way that when the first fractionation column 10.1 of the solid phase extraction unit 10 is loaded, water is added to the fractionation column 10.1 with the aid of a pump 12 via a valve connection 14.1 of a 3-way valve 13 and the 4-way valve 11.11 in order to rinse the components and the column of any remaining buffer. The rinsed aqueous buffer solution is transferred to a waste container 18 via further 4-way valves 11.12 to 11.21 and a 3-way valve 15.
Anschließend wird ein organisches Lösungsmittel (hier Methanol) mit Hilfe der Pumpe 12 über einen Anschluß 14.2 des 3-Wege-Venils 13 und über das entsprechende 4-Wege-Ventil 11.11 auf die erste Fraktioniersäule 10.1 gefördert und die dort eluierten Komponenten werden über die 4-Wege-Ventile 11.12 bis 11.21 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Fraktionssammler 17.13 bzw. in (eine anderen Variante) die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gefördert.
25Subsequently, an organic solvent (here methanol) is pumped with the aid of the pump 12 via a connection 14.2 of the 3-way valve 13 and via the corresponding 4-way valve 11.11 to the first fractionation column 10.1 and the components eluted there are pumped via the 4-way valves 11.12 to 11.21 and the 3-way valve 15 into the fraction collector 17.13 or into (another variant) the fractionation valves 17.1 to 17.12.
25
Die freigespülte Fraktioniersäule 10.1 der Festphasenextraktionseinheit 10 wird mit Wasser über den Anschluß 14.1 des 3-Wege-Ventils 13 und das 4-Wege-Ventil 11.11 mittels Pumpe 12 für die nächste Fraktionierung konditioniert. Der dabei anfallende Abfall wird über die 4-Wege-Ventile 11.12 bis 11.21 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült.The flushed fractionation column 10.1 of the solid phase extraction unit 10 is conditioned for the next fractionation with water via connection 14.1 of the 3-way valve 13 and the 4-way valve 11.11 by means of pump 12. The waste produced is flushed out into the waste container 18 via the 4-way valves 11.12 to 11.21 and the 3-way valve 15.
Während diese Vorgänge an der ersten Fraktioniersäule 10.1 der Festphasenextraktionseinheit 10 ablaufen, werden bereits weitere Komponenten nacheinander auf den übrigen Fraktioniersäulen 10.2-10.10 adsorbiert, gereinigt und schließlich in die Fraktionsaus-While these processes take place on the first fractionation column 10.1 of the solid phase extraction unit 10, further components are already being adsorbed one after the other on the remaining fractionation columns 10.2-10.10, purified and finally fed into the fraction extraction unit.
gabeeinheit 17 eingebracht und diese Fraktioniersäulen 10.2-10.10 ebenfalls für die Aufnahme weiterer Probenfraktionen konditioniert. Auf diese Weise können mehr als zehn Fraktionen bearbeitet werden. Desweiteren stehen virtuell mehr als zehn Fraktionssäulen zur Verfügung, weil auf Fraktioniersäulen 10.1-10.10 der Festphasenextraktionseinheit 10 fraktioniert wird, während gleichzeitig andere Fraktioniersäulen 10.1-10.10 gespült, konditioniert und damit für eine weitere Fraktionierung vorbereitet werden. Ein 4-Wege-Ventil 11.21 ermöglicht, daß unerwünschte Fraktionen nicht über die Festphasenextraktionseinheit 10 prozessiert werden müssen und zum Fraktionssammler 17.13 oder den Fraktionierventilen 17.1-17.12 geführt werden, sondern direkt in den Abfallbehälter 16 gespült werden können.dispensing unit 17 and these fractionation columns 10.2-10.10 are also conditioned to receive further sample fractions. In this way, more than ten fractions can be processed. Furthermore, more than ten fraction columns are virtually available because fractionation takes place on fractionation columns 10.1-10.10 of the solid phase extraction unit 10, while at the same time other fractionation columns 10.1-10.10 are rinsed, conditioned and thus prepared for further fractionation. A 4-way valve 11.21 means that undesirable fractions do not have to be processed via the solid phase extraction unit 10 and are led to the fraction collector 17.13 or the fractionation valves 17.1-17.12, but can be rinsed directly into the waste container 16.
Dadurch wird Zeit und Lösungsmittel eingespart und nur die interessierenden Komponenten werden gesammelt.This saves time and solvents and only the components of interest are collected.
In Fig. 2 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Anstelle der beispielsweise 10 Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.10, die über 21 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.21 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind (Fig. 1), sind hier 12 Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.12 vorgesehen, die über T-Stücke 23.1 bis 23.24 und 4 13-Port-12-Positionsventile 19, 20, 21 und 22 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind. Vor der Festphasenextraktionseinheit 10 ist zusätzlich ein Hochdruck-3-Wege-Ventil 25 in Verbindung mit einem Abfallbehälter 18a angeordnet. Dort hinein gelangt Abfall aus Spül schritten der Trennsäule 6 und Fraktionen, die nicht auf die Festphasenextraktionseinheit 10 geschaltet werden sollen. Die Komponenten gelangen nach Trennung in der Trennsäule 6 und Detektion im Detektionssystem 7 zum T-Stück 8. HierFig. 2 shows a further advantageous embodiment of the invention. Instead of, for example, 10 solid phase extraction columns 10.1 to 10.10, which are connected to the liquid flow via 21 4-way valves 11.1 to 11.21 (Fig. 1), 12 solid phase extraction columns 10.1 to 10.12 are provided here, which are connected to the liquid flow via T-pieces 23.1 to 23.24 and 4 13-port 12-position valves 19, 20, 21 and 22. A high-pressure 3-way valve 25 in connection with a waste container 18a is also arranged upstream of the solid phase extraction unit 10. Waste from rinsing steps of the separation column 6 and fractions that are not to be switched to the solid phase extraction unit 10 enter there. After separation in the separation column 6 and detection in the detection system 7, the components reach the T-piece 8. Here
wird über eine Pumpe 9 Wasser zum Eluenten dosiert und dadurch die Polarität der Lösung erhöht. Dieses Eluat wird anschließend zu der Festphasenextraktionseinheit 10, die in dieser Variante vier 13-Port-12-Positionsventile 19, 20, 21 und 22 sowie 24 T-Stücke 23.1 bis 23.24 aufweist, geschaltet. Weitere Varianten mit anderen Ventilen, z. B. vier 17-Port-16-Positionsventilen, sowie Varianten mit vier Mehr-Port-Mehr-Postionsventilen anderer Zahl ist ebenso denkbar. Die Vorteile dieser Ausgestaltung liegen insbesondere darin, daß anstelle von 21 4-Wege-Vent ilen vier 13-Port-12-Positionsventile, 24 T-Stücke und ein Hochdruck-3-Wege-Ventil benötigt werden. Dies ist erheblich preisgünstiger und die Bauweise ist kompakter.Water is added to the eluent via a pump 9, thereby increasing the polarity of the solution. This eluate is then switched to the solid phase extraction unit 10, which in this variant has four 13-port 12-position valves 19, 20, 21 and 22 and 24 T-pieces 23.1 to 23.24. Other variants with other valves, e.g. four 17-port 16-position valves, as well as variants with four multi-port multi-position valves of a different number are also conceivable. The advantages of this design are in particular that instead of 21 4-way valves, four 13-port 12-position valves, 24 T-pieces and a high-pressure 3-way valve are required. This is considerably less expensive and the design is more compact.
In der Festphasenextraktionseinheit 10 extrahiert das Säulenmaterial die Komponenten aus dem Eluat. Die Steuerung des 13-Port-12-Positionsventils 24 erfolgt entweder durch Peakerkennung des Detektionssystemes 7, durch eine Zeitsteuerung oder durch eine Kombination von beiden.In the solid phase extraction unit 10, the column material extracts the components from the eluate. The 13-port 12-position valve 24 is controlled either by peak detection of the detection system 7, by time control or by a combination of both.
Die erste Festphasenextraktionssäule 10.1 wird über 13-Port-12-Positionsventil 19 und T-Stück 23.1 beladen. Die 13-Port-12-Positionsventile 19, 20, 21 und 22 werden von dem Steuerungsprogramm so gesteuert, daß, wenn die erste Festphasenextraktionssäule 10.1 der Festphasenextraktionssäuleneinheit 10 beladen ist, mit Hilfe einer Pumpe 12 über den Anschluß 14.1 des 3-Wege-Ventils 13, das 13-Port-12-Positionsventil 20 und das T-Stück 23-13 Wasser auf diese Festphasenextraktionssäule gegeben wird, um die Komponenten und die Säule von restlichem Puffer freizuspülen (Fig. 2). Diese restliche wässrige Pufferlösung wird über das weitere T-Stück 23-1, 13-Port-12-Positionsventil 21 und das 3-The first solid phase extraction column 10.1 is loaded via the 13-port 12-position valve 19 and T-piece 23.1. The 13-port 12-position valves 19, 20, 21 and 22 are controlled by the control program in such a way that when the first solid phase extraction column 10.1 of the solid phase extraction column unit 10 is loaded, water is added to this solid phase extraction column with the aid of a pump 12 via the connection 14.1 of the 3-way valve 13, the 13-port 12-position valve 20 and the T-piece 23-13 in order to flush the components and the column free of residual buffer (Fig. 2). This residual aqueous buffer solution is drained via the further T-piece 23-1, 13-port 12-position valve 21 and the 3-
Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült. Anschließend wird ein organisches Lösungsmittel (z. B. Methanol) mit Hilfe der Pumpe 12 über den Anschluß 14.2 des 3-Wege-Ventils 13 und über das entsprechende 13-Port-12-Positionsventil 20 und T-Stück 23.13 auf die erste Festphasenextraktionssaule gefördert und die dort eluierten Komponenten werden über das T-Stück 23.1, 13-Port-12-Positionsventil 21 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Fraktionssammler oder die Fraktionierventile 17 gefördert. Die freigespülte Festphasenextraktionssaule wird mit Wasser über den Anschluß 14.1 des 3-Wege-Ventils 13, 13-Port-12-Positionsventil 20 und das T-Stück 23-13 mittels Pumpe 12 für die nächste Fraktionierung konditioniert. Der dabei anfallende Abfall wird über T-Stück 23.1, 13-Port-12-Positionsventil 21 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült.Way valve 15 into the waste container 18. An organic solvent (e.g. methanol) is then pumped with the aid of pump 12 via connection 14.2 of the 3-way valve 13 and via the corresponding 13-port 12-position valve 20 and T-piece 23.13 to the first solid phase extraction column and the components eluted there are pumped via the T-piece 23.1, 13-port 12-position valve 21 and the 3-way valve 15 into the fraction collector or the fractionation valves 17. The flushed solid phase extraction column is conditioned for the next fractionation with water via connection 14.1 of the 3-way valve 13, 13-port 12-position valve 20 and the T-piece 23-13 using pump 12. The waste produced is flushed out into the waste container 18 via the T-piece 23.1, 13-port 12-position valve 21 and the 3-way valve 15.
Während alle diese Vorgänge an der ersten Festphasenextraktionssaule 10.1 ablaufen, werden bereits weitere Komponenten nacheinander auf den übrigen Festphasenextraktionssäulen 10.2 bis 10.12 adsorbiert, gereinigt und schließlich auf den Fraktionssammler 17.3 oder die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gegeben und diese Festphasenextraktionssaulen 10.2 bis 10.12 ebenfalls für die Aufnahme weiterer Fraktionen konditioniert.While all these processes take place on the first solid phase extraction column 10.1, further components are already being adsorbed one after the other on the remaining solid phase extraction columns 10.2 to 10.12, cleaned and finally fed to the fraction collector 17.3 or the fractionation valves 17.1 to 17.12 and these solid phase extraction columns 10.2 to 10.12 are also conditioned to receive further fractions.
Durch diesen zyklischen Betrieb können beliebig viele Fraktionen bearbeitet werden, weil virtuell mehr als 12 Festphasenextraktionssaulen 10.1 bis 10.12 zur Verfügung stehen.This cyclic operation allows any number of fractions to be processed because virtually more than 12 solid phase extraction columns 10.1 to 10.12 are available.
Fraktionen, die nicht auf die Festphasenextraktionssäuleneinheit 10 gegeben werden sollen, können über das 3-Wege-Ventil 25 direkt in den Abfall 18 oder über 13-Port-12-Positionsventile 19 und 2 0 direkt zumFractions that are not to be fed to the solid phase extraction column unit 10 can be fed directly to the waste 18 via the 3-way valve 25 or directly to the
Fraktionssammler 17.13 bzw. auf die Fraktionierventile 17 überführt werden.Fraction collector 17.13 or transferred to the fractionation valves 17.
In Fig. 3 und Fig. 4 sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufgezeigt. Anstelle der beispielsweise 10 Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.10, die über 21 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.21 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind wie es Fig. 1 zeigt, hat diese Variante nur noch zwei Festphasenextraktionssäulen 10.1 und 10.2, die über ein lO-Port-2-Positionsventil 24 mit dem Flüssigkeitsstrom verbunden sind. Die Vorteile dieser Varianten bestehen darin, daß statt 21 4-Wege-Ventile 11.1 bis 11.21 (Fig. 1) nur ein 10-Port-2-Positionsventil 24 benötigt wird. Statt zehn Festphasenextraktionssäulen 10.1 bis 10.10 werden nur zwei Festphasenextraktionssäulen 10.1 und 10.2 benötigt. Das ist ebenfalls erheblich preisgünstiger und die Bauweise ist kompakter. Diese Variante ist sowohl für analytische als auch für präparative Anwendung geeignet.Further embodiments of the invention are shown in Fig. 3 and Fig. 4. Instead of, for example, 10 solid phase extraction columns 10.1 to 10.10, which are connected to the liquid flow via 21 4-way valves 11.1 to 11.21 as shown in Fig. 1, this variant has only two solid phase extraction columns 10.1 and 10.2, which are connected to the liquid flow via a 10-port 2-position valve 24. The advantages of these variants are that instead of 21 4-way valves 11.1 to 11.21 (Fig. 1), only one 10-port 2-position valve 24 is required. Instead of ten solid phase extraction columns 10.1 to 10.10, only two solid phase extraction columns 10.1 and 10.2 are required. This is also considerably cheaper and the design is more compact. This variant is suitable for both analytical and preparative applications.
Die getrennten Komponenten gelangen zum T-Stück 8. Hier wird über die Pumpe 9 Wasser zum Eluenten dosiert und dadurch die Polarität der Lösung erhöht. Anschließend wird dieses Eluat zu einer Festphasenextraktionseinheit 10, die in dieser Variante ein 10-Port-2-Positionsventil 24 aufweist, geschaltet. Dabei extrahiert das Säulenmaterial die Komponenten aus dem Eluat. Die Steuerung des lO-Port-2-Positionsventils 24 erfolgt zeitgesteuert. Die Länge des Schaltintervalls orientiert sich an der Größe und Kapazität der Festphasenextraktionssäulen und dem Zeitbedarf für das Spülen, Eluieren und Equilibrieren der Festphasenextraktionssäulen .The separated components reach the T-piece 8. Here, water is added to the eluent via the pump 9, thereby increasing the polarity of the solution. This eluate is then switched to a solid phase extraction unit 10, which in this variant has a 10-port 2-position valve 24. The column material extracts the components from the eluate. The control of the 10-port 2-position valve 24 is time-controlled. The length of the switching interval depends on the size and capacity of the solid phase extraction columns and the time required for rinsing, eluting and equilibrating the solid phase extraction columns.
Fig. 3 zeigt das Beladen der Festphasenextraktionssäule 10.1 über das lO-Port-2-Positionsventil 24. Anschließend wird das lO-Port-2-Positionsventil 24 von dem Steuerungsprogranun umgeschaltet, so daß mit Hilfe der Pumpe 12 über den Ventilanschluß 14.1 des 3-Wege-Ventils 13 Wasser auf diese Festphasenextraktionssäule 10.1 gegeben wird, um die Komponenten und die Festphasenextraktionssäule 10.1 von restlichem Puffer freizuspülen (siehe Fig. 4) . Diese restliche wässrige Pufferlösung wird über das lO-Port-2-Positionsventil 24 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült. Anschließend wird ein organisches Lösungsmittel (z. B. Methanol) mit Hilfe der Pumpe 12 über den Ventilanschluß 14.2 des 3-Wege-Ventils 13 und über das lO-Port-2-Positionsventil 24 auf die erste Festphasenextraktionssäule 10.1 gefördert und die dort eluierten Komponenten werden über das 10-Port-2-Positionsventil 24 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Fraktionssammler 17 oder die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gefördert. Die freigespülte Festphasenextraktionssäule 10.1 wird mit Wasser über den Ventilanschluß 14.1 des 3-Wege-Ventils 13 und das 10-Port-2-Positionsventil 24 mittels der Pumpe 12 für die nächste Fraktionierung konditioniert. Der dabei anfallende Abfall wird über das 10-Port-2-Positionsventil 24 und das 3-Wege-Ventil 15 in den Abfallbehälter 18 ausgespült.Fig. 3 shows the loading of the solid phase extraction column 10.1 via the 10-port 2-position valve 24. The 10-port 2-position valve 24 is then switched by the control program so that water is added to this solid phase extraction column 10.1 with the aid of the pump 12 via the valve connection 14.1 of the 3-way valve 13 in order to rinse the components and the solid phase extraction column 10.1 free of residual buffer (see Fig. 4). This residual aqueous buffer solution is rinsed out into the waste container 18 via the 10-port 2-position valve 24 and the 3-way valve 15. An organic solvent (e.g. methanol) is then pumped to the first solid phase extraction column 10.1 using the pump 12 via the valve connection 14.2 of the 3-way valve 13 and via the 10-port 2-position valve 24, and the components eluted there are pumped via the 10-port 2-position valve 24 and the 3-way valve 15 into the fraction collector 17 or the fractionation valves 17.1 to 17.12. The flushed solid phase extraction column 10.1 is conditioned with water via the valve connection 14.1 of the 3-way valve 13 and the 10-port 2-position valve 24 using the pump 12 for the next fractionation. The resulting waste is flushed into the waste container 18 via the 10-port 2-position valve 24 and the 3-way valve 15.
Während alle diese Vorgänge an der ersten Festphasenextraktionssäule ablaufen (Fig. 4) , wird bereits weiteres Eluat auf der Festphasenextraktionssäule 10.2 adsorbiert. Nun wird erneut das 10-Port-2-Positionsventil 24 geschaltet und die auf Festphasenextraktionssäule 10.2 adsorbierte Fraktion wird gereinigt und schließlich auf den Fraktionssammler 17 oder die Fraktionierventile 17.1 bis 17.12 gegeben undWhile all these processes are taking place on the first solid phase extraction column (Fig. 4), further eluate is already being adsorbed on the solid phase extraction column 10.2. Now the 10-port 2-position valve 24 is switched again and the fraction adsorbed on the solid phase extraction column 10.2 is cleaned and finally fed to the fraction collector 17 or the fractionation valves 17.1 to 17.12 and
die Festphasenextraktionssäule 10.2 ebenfalls für die Aufnahme weiterer Fraktionen konditioniert, während gleichzeitig auf die Festphasenextraktionssäule 10.1 Eluat adsorbiert wird.the solid phase extraction column 10.2 is also conditioned to receive further fractions, while at the same time eluate is adsorbed onto the solid phase extraction column 10.1.
Durch diesen zyklischen Betrieb können beliebig viele Fraktionen bearbeitet werden, weil virtuell mehr als zwei Festphasenextraktionssäulen zur Verfügung stehen.This cyclic operation allows any number of fractions to be processed because virtually more than two solid phase extraction columns are available.
Aufgrund des kurzen Zwischenparkens auf den Auffangsäulen kann über ein Computerprogramm an Hand der mit den Detektoren 7 aufgenommenen Chromatogramme und Spektren entschieden werden, ob eine gerade in der Festphasenextraktionssäule adsorbierte Fraktion zum Fraktionssammler bzw. zu den Fraktionierventilen 17 weitergeleitet wird oder in den Abfall 18 gespült wird. Diese Möglichkeit ist besonders wichtig, wenn die Anlage zur Aufreinigung von Syntheseprodukten aus der kombinatorischen Chemie Verwendung findet.Due to the short interim parking on the collecting columns, a computer program can decide on the basis of the chromatograms and spectra recorded with the detectors 7 whether a fraction that has just been adsorbed in the solid phase extraction column is passed on to the fraction collector or to the fractionation valves 17 or is flushed into the waste 18. This option is particularly important if the system is used to purify synthesis products from combinatorial chemistry.
1515
1.1 - 1.4 Niederdruckventilreihe1.1 - 1.4 Low pressure valve series
2.1 - 2.4 Niederdruckventilreihe2.1 - 2.4 Low pressure valve series
3 Pumpe3 Pump
4 Pumpe4 Pump
5 Probeaufgabesystem 5.1 Autosampler5 Sample introduction system 5.1 Autosampler
5 . 2 Probeaufgabeschleife5 . 2 Test task loop
5.3 Abfallbehälter5.3 Waste container
5.4 6-Wege-Ventil5.4 6-way valve
5.5 2-mal-3-Wege-Ventil 5.6 6-Wege-Ventil5.5 2-way 3-way valve 5.6 6-way valve
5.7 Abfallbehälter5.7 Waste containers
5.8 Aufgabesäule5.8 Feed column
5.9 3-Wege-Ventil5.9 3-way valve
5.10 - 5.13 4-Wege-Ventil5.10 - 5.13 4-way valve
5.14 - 5.21 Niederdruckventilreihe5.14 - 5.21 Low pressure valve series
6 Trennsäule6 Separation column
7 Detektionssystem7 Detection system
7.1 Detektor7.1 Detector
7.2 Detektor 7.3 Ventil7.2 Detector 7.3 Valve
8 T-Stück8 T-piece
9 Pumpe9 Pump
10 Festphasenextraktionseinheit 10.1 - 10.10 Fraktioniersäule10 Solid phase extraction unit 10.1 - 10.10 Fractionation column
11.1-11.21 4-Wege-Ventile11.1-11.21 4-way valves
12 Pumpe12 Pump
13 3-Wege-Ventil 14.1 - 14.2 Ventilanschluß 15 3-Wege-Ventil13 3-way valve 14.1 - 14.2 Valve connection 15 3-way valve
1616
16 Abfallbehälter16 waste bins
17 Fraktionsausgabeeinrichtung 17.1 - 17.12 Fraktionierventil17 Fraction dispensing device 17.1 - 17.12 Fractionation valve
17.13 Fraktionssammler17.13 Faction Collector
18 Abfallbehälter 18a Abfallbehälter18 Waste bins 18a Waste bins
19 13-Port-12-Positionsventil 2 0 13-Port-12-Positionsventil19 13-port 12-position valve 2 0 13-port 12-position valve
21 13-Port-12-Positionsventil21 13-port 12-position valve
22 13-Port-12-Positionsventil 23.1 - 23.24 T-Stück22 13-port 12-position valve 23.1 - 23.24 T-piece
24 lO-Port-2-Positionsventil24 lO-port 2-position valve
25 Hochdruck-3-Wege-Ventil25 High pressure 3-way valve
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| DE29910726U DE29910726U1 (en) | 1998-06-12 | 1999-06-14 | Device for the liquid-chromatographic separation of mixtures of substances under pressure |
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Cited By (1)
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